Jaký je rozdíl mezi kinetickou a potenciální energii?

V případě, že jste někdy přišli do styku s následujícími přívlastky a sice, kinetická a potenciální energie, je naprosto jisté, že máte co dělat s fyzikou. I když se jedná o energie, se kterými se střetáváme doslova bez přestání, mohl by vás mást jejich název, význam, nebo jejich samotná existence. Tyto energie jsou si lehce podobné, hlavně díky tomu že obě spadají do skupiny mechanických energií. V tomto článku se dozvíte, o jaké energie přesně jde, jak je vypočítat a jaký je mezi nimi rozdíl.

Energie

Abychom mohli začít vysvětlovat rozdíl mezi kinetickou a potenciální energií, pojďme si nejdříve vysvětlit co je to vlastně energie jako taková. Z učebnic se dozvíme, že se jedná o veličinu popisující schopnost látky/pole vykonávat práci. Tato energie se dělí na různé typy dle jejich charakteristik a stylem přenosu.

Nejlépe to lze pochopit tak, že si ukážeme příklady typů energií. O kinetické a potenciální už jsme mluvili, jedná se o energie mechanické, jsou tu však i další energie, jako například energie třením, deformací, tepelná energie, jaderná, elektrická, chemická, magnetická a tak bychom mohli ještě dlouho pokračovat. Tyto energie nemohou vznikat, můžou se pouze přeměňovat z jednoho typu na jiný.

Uvedeme si příklad. Když sníte své jídlo a poté jdete stěhovat nábytek, ve vašem těle dojde k přeměně chemické energie na mechanickou, vy pak můžete posunout krabici po podlaze, čímž předáte svou kinetickou energii (kterou jste získali z jídla) právě té krabici. Zatímco se krabice posouvá, tře se o podlahu čímž se část její kinetické energie mění na energii třením a tření se zase mění na tepelnou energii. Jak je z tohoto příkladu patrné, energie je všude kolem nás a neustále mění svou podobu. Ve vzorečcích je označována velkým E a udává se v joulech.

Také známá jako energie pohybová, je mechanická energie, která sestává z veličin hmoty (váhy) a rychlosti. V podstatě kdykoliv vidíte, že se něco hýbe, pozorujete kinetickou energii. Může to být vržený míček, jedoucí auto, letící letadlo, nebo facka před přistáním. Jedno těleso může předat svou kinetickou energii jinému a to velice snadno.

Kdybychom hodili jeden míček silou 20 J a tím bychom trefili jiný míček, který jen tak stojí na místě. Pak teoreticky pokud nezapočítáme pružnost míčku, tření a další nepříjemnosti, by se měl první míček zastavit a ten druhý vylítnout rychlostí 20 J. Mělo by tedy dojít k přenesení kinetické energie z jednoho míčku na druhý.

Co se ale stane, když jeden míček s kinetickou energií 20 J narazí do jiného naprosto identického míčku, který proti němu letí se stejnou kinetickou energií? Co se po srážce stane závisí na materiálu míčků. U pružných míčků se kinetická energie změní na energii deformace a poté zpět na kinetickou, slovy laika – míčky se navzájem zmáčknou pak se narovnají a tím se od sebe odstřelí.

Je také mechanická energie, ale místo aby se hýbala, tak stojí. Říká se jí také polohová energie. Tuto energii je těžší si představit jak tu kinetickou. Je to zejména tím, že jí definuje určitá síla.
Sestává z následujících veličin – hmotnost, vzdálenost od povrchu, ke kterému je přitahována a síla, kterou je přitahována.

Pokud použijeme již zmíněný balónek jako demonstranta této energie, byl by to balónek ležící na stole, ona potenciální energie je energie jaké by nabyl, kdyby spadl na zem. Kdybychom se chtěli dobrat k tomu jakou má potenciální energii, museli bychom zohlednit jak je míček těžký, jakou silou ho gravitace přitahuje a jak vysoko je nad zemí.

Důležitost potenciální energie spočívá hlavně v tom, že díky ní můžeme vypočítat kolik práce musíme vynaložit k tomu, abychom míček ze stolu zvedli.

Onen rozdíl spočívá v tom, že kinetická energie popisuje jakou energii má hýbající se předmět, zatímco potenciální popisuje, jakou energii bude mít předmět, až se začne hýbat, zjednodušeně řečeno. Nutno dodat že učitel Fyziky by mi za tuto definici uštědřil záhlavec a správně poznamenal, že „Potenciální energie je spojena s polohou předmětu nebo stavem v určitém silovém poli.“

Pokud jste spíš přes písmena než přes slova, tak zde jsou vzorečky obou energií:

Značka	Význam
Ek	Kinetická energie udávaná v Joulech
Ep	Potenciální energie udávaná v Joulech
m	hmotnost udávaná v kilogramech
v	rychlost udávaná v metrech za sekundu
g	gravitační zrychlení (9,81 m/s na povrchu země)
h	výška tělesa nad referenčním bodem udávaná v metrech

Kinetická a potenciální energie jsou dvě základní formy mechanické energie, které jsou všudypřítomné v našem každodenním životě. Zatímco kinetická energie je spojena s pohybem a dynamikou tělesa, potenciální energie se týká polohy a potenciálu tělesa vykonat práci. Společně tvoří základ pro pochopení celé řady fyzikálních jevů – od jednoduchých každodenních úkolů až po složité procesy v technice a přírodě.

Jejich pochopení nám umožňuje nejen lépe porozumět fungování světa kolem nás, ale také lépe využívat energii v různých situacích. Ať už počítáme sílu potřebnou k zvednutí předmětu, nebo se zabýváme pohybem tělesa, tyto dva koncepty tvoří nepostradatelný základ fyzikálních výpočtů. Příště, až uvidíte míček letící vzduchem nebo klidně ležící na stole, možná si uvědomíte, že v sobě skrývá mnohem víc, než se na první pohled zdá – a to právě díky těmto dvěma formám energie.

Zdroje: Wikipedie, Fyzika MEF, IT Network